2023钙钛矿设备深度研究系列

钙钛矿设备深度研究系列2023钙钛矿设备：钙钛矿层——涂布设备、蒸镀设备等是核心设备3京山轻机等帝尔激光、德龙激光、杰普特、迈为股份、大族激光等京山轻机、红太阳等德沪涂膜、众能光电、美国nTact、日本东丽等京山轻机、捷佳伟创、欣奕华、方昇光电、奥来德等德沪涂膜、SMIT等京山轻机、捷佳伟创、微导纳米、众能光电、红太阳等帝尔激光、德龙激光、杰普特、迈为股份、大族激光等京山轻机、捷佳伟创、欣奕华、方昇光电、奥来德、红太阳、德沪涂膜、众能光电、美国nTact、日本东丽等帝尔激光、德龙激光、大族激光、杰普特、迈为股份等京山轻机、金辰股份等光焱科技、美能光伏等主要厂商结构层工艺设备TCO玻璃基板清洗清洗设备P1激光划线激光设备空穴传输层磁控溅射磁控溅射设备钙钛矿层涂覆(主流)蒸镀结晶钝化(涂覆)涂布设备蒸镀设备结晶设备电子传输层RPD磁控溅射RPD设备P2激光划线电极蒸镀(金属)磁控溅射(金属氧化物)涂覆(碳)P3激光划线P4激光清边封装检测层压机检测设备ALD磁控溅射设备ALD设备激光设备蒸镀设备磁控溅射设备涂布设备激光设备激光设备核心设备目录C

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S钙钛矿是最具潜力光电材料之一，性能优异应用广泛钙钛矿结构光电性能优异，钙钛矿太阳能电池是第三代高效薄膜电池的代表。产业化：高效率、低成本优势显著，稳定性、大面积制备问题正突破具备高效率、低成本优势；钙钛矿-晶硅叠层电池是最接近产业化的技术路径之一。电池厂商产线建设提速，期待GW级产线落地。5市场空间：预计2030年设备市场空间超800亿，BIPV带来千亿应用空间预计2030年设备市场空间超800亿，BIPV将率先应用光伏钙钛矿电池。钙钛矿电池设备逐步验收出货，2023年新增产能约2GW电池厂商GW级产线呼之欲出，利好涂布、蒸镀等核心设备供应商。投资建议、风险提示钙钛矿：下一代光伏新技术，设备先行钙钛矿——下一代光伏新技术。设备：仅涉及电池片+组件设备，价值量较晶硅提升。010203040506601核心亮点：高效率、低成本产业化难题：稳定性、大面积制备设备：电池片+组件设备价值量较晶硅提升钙钛矿：下一代光伏新技术，设备先行钙钛矿核心亮点：高效率、低成本71.1钙钛矿太阳能电池较晶硅太阳能电池：理论上具备高效率、低成本优势理论优势晶硅太阳能电池钙钛矿太阳能电池高效率效率发展速度较慢较快效率理论极限29.4%单结：31%叠层：50%以上当前量产效率23-25%向15%迈进，近期目标18%低成本工艺流程长度4-12道工序，四个工厂，耗时三天以上单一工厂，45分钟1GW设备投资成本（亿元）4.6-7.3目前在10亿元左右，未来目标向5亿元努力吸光层厚度180微米0.3微米吸光层成本占比60%5%吸光层纯度要求99.9999%95%最高工艺温度1700℃150℃单瓦功耗1.52KWh0.12KWh产业化难题：稳定性、大面积制备待突破81.2钙钛矿可设计性强，目前有多种解决钙钛矿稳定性问题的改进措施改进措施举例优化钙钛矿层的结构和材料混合阳离子和卤素阴离子材料使用Br-、Cl-等具有更强氧化性的卤素离子作为阴离子，可以有效减少钙钛矿材料吸收光后的空穴陷阱数量。此外，采用二元或三元阳离子材料也可以增强阴阳离子之间的相互作用，提高钙钛矿材料的稳定性。掺杂在钙钛矿材料中掺杂有机聚合物如PEG、PMMA等，或无机物如NiO、石墨烯等，利用PEG和PMMA分子的疏水性可有效改善钙钛矿材料的工作环境，提升寿命；无机材料的高稳定性也可以有效地改善钙钛矿表面缺陷，降低其分解的概率。低维钙钛矿和三维钙钛矿相比，二维钙钛矿和二维—三维钙钛矿复合材料具有更好的稳定性。通过改善钙钛矿配方或在前驱体溶液中加入二维钙钛矿溶液，可以有效提高稳定性。钝化工艺通过钝化工艺可以有效降低钙钛矿晶界中的缺陷，阻止水分子、氧分子、金属原子对钙钛矿层的破坏，还可以调控界面接触势垒、优化能级匹配、辅助结晶过程等，有效提升钙钛矿器件的效率和稳定性。目前常用的钝化剂有路易斯酸、路易斯碱、铵盐等三大类。优化传输层和电极材料电子传输层材料优化对电子传输层材料的优化主要有两个方向，其一是对ZnO2等材料进行掺杂处理，使其薄层的形貌更加平整，提升稳定性。其二是选择新的电子传输层材料，如SnO2材料、富勒烯等。空穴传输层材料优化NiOx、CuSCN、V2O5等材料有着光热稳定性较高、不易分解等优点，目前被广泛运用于钙钛矿电池空穴传输层的制备中，有效提高了钙钛矿电池的稳定性。此外，经过掺杂的PTAA、P3HT，有机无机杂化的空穴传输材料也在不断开发并运用中。电极材料优化CrO3等金属氧化物电极和碳电极等稳定性较好、能有效防止卤素离子腐蚀。增加缓冲层在钙钛矿层和上下传输层之间添加缓冲层可有效降低邻层之间的互相影响，降低器件的缺陷密度，提高整体效率和稳定性。目前常见的缓冲层材料包括Mo等金属元素、PCBB-2CN-2C8等有机材料、C60和部分金属氧化物等无机材料等。优化封装封装主要作用是降低环境对钙钛矿材料的影响，阻止水分子和氧气进入器件中，引发钙钛矿材料的反应和分解，还可阻止钙钛矿分解生成的气体扩散，防止毒性铅泄露等。目前常用的封装材料包括玻璃基板、POE胶膜和丁基胶等。钙钛矿设备：仅涉及电池片+组件设备，价值量较晶硅提升1.3钙钛矿GW级量产后，电池片、组件设备价值量较晶硅电池提升。晶硅电池

电池片+组件设备价值量：PERC约1.9亿元/GW，TOPCon约2.4亿元/GW，HJT约4.6亿元/GW。钙钛矿

电池片+组件设备价值量：现在100MW级产线设备投资额超过1亿元，GW级产线设备投资额近10亿元。未来GW级量产、成熟后，有望逐步降至5亿元/GW左右。钙钛矿组件与晶硅组件单GW设备投资额对比晶硅组件单GW设备投资额（亿元）钙钛矿组件单GW设备投资额（亿元）PERCTOPConHJT钙钛矿仅涉及电硅料设备1.31.31.30池片、组件设备。硅片设备1.41.41.40百兆瓦产线设备投资额超过1亿电池片设备组件设备1.30.61.80.640.6近10亿元（未来有望向5亿元努力）元/100MW。规模量产后有望达到5亿元/GW合计4.65.17.39设备空间：预计2030年钙钛矿设备空间有望超过800亿元钙钛矿太阳能电池设备市场空间测算101.4项目202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E核心假设光伏新增装机量（GW）130170247345431539647744819900990yoy13%31%45%40%25%25%20%15%10%10%10%光伏容配比1.25光伏组件需求（GW）163213308431539674809930102311251238产能利用率66%60%60%65%65%65%70%70%70%70%70%全球组件产能（GW）246354514664830103711551329146216081769钙钛矿电池渗透率000.1%0.4%1.0%2%4%8%14%20%30%单GW设备投资额（亿元）--15108765.554.54测算结果钙钛矿电池新增产能（GW）000.52.15.612.4256098117209钙钛矿电池产能合计（GW）000.52.78.320.746106205322531设备市场空间（亿元）--7.7214587153330492526836Yoy---178%111%93%76%116%49%7%59%2022-2030E钙钛矿设备市场空间CAGR80%钙钛矿设备：钙钛矿层——涂布设备、蒸镀设备等是核心设备11京山轻机等帝尔激光、德龙激光、杰普特、迈为股份、大族激光等京山轻机、红太阳等德沪涂膜、众能光电、美国nTact、日本东丽等京山轻机、捷佳伟创、欣奕华、方昇光电、奥来德等德沪涂膜、SMIT等京山轻机、捷佳伟创、微导纳米、众能光电、红太阳等帝尔激光、德龙激光、杰普特、迈为股份、大族激光等京山轻机、捷佳伟创、欣奕华、方昇光电、奥来德、红太阳、德沪涂膜、众能光电、美国nTact、日本东丽等帝尔激光、德龙激光、大族激光、杰普特、迈为股份等京山轻机、金辰股份等光焱科技、美能光伏等主要厂商结构层工艺设备TCO玻璃基板清洗清洗设备P1激光划线激光设备空穴传输层磁控溅射磁控溅射设备钙钛矿层涂覆(主流)蒸镀结晶钝化(涂覆)涂布设备蒸镀设备结晶设备电子传输层RPD磁控溅射RPD设备P2激光划线电极蒸镀(金属)磁控溅射(金属氧化物)涂覆(碳)P3激光划线P4激光清边封装检测层压机检测设备ALD磁控溅射设备ALD设备激光设备蒸镀设备磁控溅射设备涂布设备激光设备激光设备核心设备1.5钙钛矿设备：核心设备研发、交付顺利，国产厂商创造多项第一1.612以德沪涂膜、京山轻机（晟成光伏）、迈为股份、捷佳伟创、众能光电、弗斯迈、红太阳、欣奕华等国产钙钛矿设备厂商全球竞争实力雄厚，部分设备已进入验收、出货、交付阶段。公司设备类型订单情况竞争格局德沪涂膜钙钛矿涂布设备全球首套用于大面积钙钛矿太阳能面板制造核心涂膜设备系统验收成功。客户涉及协鑫光电、纤纳光电、宁德时代等钙钛矿头部厂商。钙钛矿太阳能电池核心涂膜设备全球市占率第一晟成光伏（京山轻机全资子公司）钙钛矿蒸镀设备、PVD设备、ALD设备、ITO清洗设备等与协鑫光电签署“钙钛矿叠层电池技术合作开发协议”，联合开发钙钛矿与叠层电池的工艺及相关制造设备。2021年京山轻机定增落地，部分资金用于制备异质结和钙钛矿叠层电池的核心设备研发项目。获国家级第七批光伏组件智能化产线单项冠军众能光电钙钛矿太阳能电池生产线钙钛矿激光划线刻蚀设备出货50台套，钙钛矿PVD设备出货量30台套。已与中电建合作伙伴鑫磊集团意向协议60条200mw生产线。已完成近200个单体工艺设备的交付，产品包括涂布机、刮涂机、激光刻蚀机、PVD和ALD等。拥有业内领先的钙钛矿太阳能电池生产线的供货业绩捷佳伟创钙钛矿镀膜设备钙钛矿低温低损薄膜真空沉积设备订单，反应式等离子镀膜设备订单，共蒸法真空镀膜设备订单，成功中标了某全球头部光伏企业的钙钛矿电池蒸镀设备项目。国内RPD设备唯一供应商迈为股份钙钛矿激光设备为客户定制的单结钙钛矿电池激光设备已交付。弗斯迈钙钛矿激光设备、整线设备提供钙钛矿整线解决方案，钙钛矿电池制备流程的涂布设备、PVD设备等，弗斯迈都在接力研发中。弗斯迈拥有成熟的钙钛矿电池后道封装产线设备，包括绝缘胶带铺设、丁基胶机、紫外固化、接线盒AB灌胶机等。红太阳PVD设备、ALD设备首台PVD、ALD设备已发货。欣奕华真空镀膜设备Inline真空镀膜设备已交付国内钙钛矿知名厂商。1.7

钙钛矿电池：中国产业化全球领先，2023年新建产能约2GW13以协鑫光电、纤纳光电、极电光能为首的本土钙钛矿电池厂商产业化进度引领全球。根据各公司披露规划，预计2023年钙钛矿太阳能电池新建产能近2GW。公司名称产地产能情况（GW）投产在建规划新建产能预测（GW）备注2022E2023E2024E2025E2026E0.1√0.12021年投产协鑫光电江苏昆山1√1计划2024年建设1GW产线5√5计划2025年建设5-10GW产线纤纳光电浙江衢州0.1√0.12022.07实现量产5√5衢州钙钛矿基地总规划5GW合特光电∕0.1√0.1100MW异质结/钙钛矿叠层电池中试线，预计2022年底投产众能光电浙江杭州0.2√0.2极电光能江苏无锡0.15√0.152022.12正式投产6√123共规划6GW，2023-2025年分别规划1GW、2GW、3GW仁烁光能江苏苏州0.01√0.0110MW

钙钛矿叠层研发线，2022.08投入使用0.15√0.15预计2023Q3完成建设无限光能∕0.1√0.1计划2024年建成100MW商业化量产线万度光能湖北鄂州0.2√0.22021年开始建设，一期产能200MW10√10顺利量产后计划扩充至10GW大正微纳江苏0.01√0.0110MW柔性钙钛矿太阳能电池组件产线已启动量产0.1√0.1100MW柔性钙钛矿太阳能电池产线，2022.07启动鑫磊鑫半导体甘肃金昌1√12022.07开工0.05√0.05计划2023年实现50MW钙钛矿中试线投产奥联光能∕0.12√0.12计划2024年实现120MW钙钛矿电池组件生产线投产2√2计划5年内实现2GW钙钛矿电池组件生产能力宝馨科技∕0.1√0.1未来2年内计划完成100MW

钙钛矿电池或钙钛矿-HJT

叠层电池产线光晶能源∕0.01√0.01已建成10MW小试线0.1√0.1计划2023年投建100MW中试线，2024年实现量产脉络能源∕0.1√0.12023年底完成1*2m大尺寸百MW生产线搭建合计31.70.381.7529.570.481.93.32917钙钛矿电池：中国产业化全球领先，2023年新建产能约2GW钙钛矿太阳能电池主要生产厂商融资情况梳理141.8公司轮次时间交易金额交易对手天使轮2020.5.27-昆高新集团A轮2020.7.15-凯辉汽车基金、协鑫光电协鑫光电A+轮2020.10.20-瑞庭投资Pre-B轮2021.3.9过亿人民币凯辉汽车基金B轮2022.5.13数亿人民币腾讯投资B+轮2022.12.145亿人民币Temasek淡马锡、红杉中国、IDG资本、川流投资、协鑫科技种子轮2015.8.28-德石投资天使轮2017.11.27-网新投资Pre-A轮2018.7.2-余杭基金A轮2019.1.3-三峡基金纤纳光电A+轮2019.9.30-海邦投资B轮2020.12.9-招银国际资本C轮2021.1.253.6亿人民币三峡资本、京能同鑫、衢江区金投控股、招银国际资本、衢州绿色产业引导基金D轮2022.10.9-招银国际资本、杭开控股、招银电信基金、锦聚投资、普华资本、君度投资、昆仑资本、德石投资、秦兵投资、长江证券、华道创投、乾灵投资、海邦沣华、长江创新投资极电光能Pre-A轮2021.10.132.2亿人民币碧桂园创投、九智投资、建银国际、云林基金、稳晟科技、锡创投战略融资2020.6.30-赋戈投资众能光电战略融资2021.9.4-杭锅股份（西子洁能）战略融资2022.12.5-华夏恒天万度光能天使轮2016.10.10-昌达产业基金股权融资2021.8.25-宜昌国投集团天使轮2018.3.21-启迪之星创投曜能科技A轮2021.8.2数千万人民币高瓴创投B轮2022.3.29-源码资本、高瓴资本仁烁光能Pre-A轮2022.8.26数亿人民币三行资本、中科创星、苏高新创投集团、金浦投资、险峰K2VC、云启资本、中投中财基金、中财鼎晟种子轮2022.2.16-清华控股无限光能天使轮2022.6.9数千万人民币耀途资本、光跃投资、碧桂园创投A轮2023.1.5-盈睿资本1502结构特性优异的光电材料，光伏、LED等领域潜力大钙钛矿太阳能电池是第三代高效薄膜电池的代表钙钛矿：最具潜力光电材料之一，性能优异应用广泛结构特性优异的光电材料，光伏领域潜力大2.1钙钛矿是一种具有很强光-电转换效率的材料结构，应用广泛关注度高。钙钛矿（分子通式为ABX3的一类晶体材料），最早是1839年德国科学家GustavRose发现了元素组成为CaTiO3矿物，后来人们将具有这种晶体结构的物质统称为钙钛矿。在钙钛矿八面体结构中，A是较大的阳离子，B是较小的阳离子，X是阴离子，每个A离子被B和X离子一起构成的八面体所包围。钙钛矿材料由于其光吸收系数高、载流子迁移率大、合成方法简单等优点，被认为是下一代最具前景的光电材料之一。钙钛矿材料八面体 钙钛矿电池是第三代高效薄膜类太阳能电池的代表结构示意图光伏领域是钙钛矿结构材料的主要应用领域之一。钙钛矿结构可设计性强，具有非常好的光伏性能，是光伏近年来的热门研究方向。在钙钛矿的ABX3结构中，A是阳离子，如有机阳离子甲胺

CH3NH3+(MA+)、甲脒NH2CH=NH2+（FA+）、金属阳离子铯Cs+、铷Rb+等；B一般是二价金属阳离子，如铅离子Pb2+、锡离子Sn2+；X一般是卤素阴离子，常为氯离子Cl-、溴离子Br-、碘离子I-等。16钙钛矿太阳能电池是第三代高效薄膜电池的代表2.2钙钛矿太阳能电池发电原理及结构常见的钙钛矿太阳能电池各层作用：玻璃：太阳光透过玻璃照射进来；透明前电极（TCO）：FTO或ITO导电层，镀在玻璃上作为电池的光阳极；电子传输层（ETL）：通常为TiO2或SnO2，覆盖在TCO表面，起到了将电子从钙钛矿传输到光阳极以及阻止空穴从钙钛矿传输到光阳极的作用；介孔层：存在于介孔结构中，是钙钛矿的支架；钙钛矿层：是光吸收层，吸收光并产生电子空穴对；空穴传输层（HTL）：将空穴从钙钛矿传输到金属对电极中，并同时阻止电子传输到金属对电极中；金属对电极：作为电池的光阴极。171803效率：理论极值高于晶硅，可制叠层电池、产业化意义重大成本：组件成本有望较晶硅大幅降低，原材料易得能耗较低稳定性、大面积制备待突破，是制约产业化的最重要因素核心亮点：高效率、低成本优势；稳定性、大面积制备问题正突破效率：理论极值高于晶硅，可制叠层电池、产业化意义重大193.1单结钙钛矿电池当前最高转换效率达25.7%，理论转化效率可达31%。单结钙钛矿电池指只有一个PN结的钙钛矿太阳能电池，多结钙钛矿电池指有多个PN结的钙钛矿太阳能电池，多结的钙钛矿电池光谱吸收效果更好、效率更高，但成本也更高。理论上单结钙钛矿电池最高光电转换效率可达31%，多结钙钛矿电池最高光电转换效率可达50%以上，显著高于晶体硅太阳能电池的29.4%。各类型钙钛矿太阳能电池世界纪录及保持单位（截至2023年1月29日）钙钛矿太阳能电池世界记录保持单位更新时间钙钛矿太阳能电池最高认证光电转化效率25.7%韩国蔚山国家科学技术研究所（UNIST）2021年12月23日钙钛矿/硅叠层太阳能电池最高认证光电转化效率32.5%德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）2022年12月钙钛矿/硅异质结叠层太阳能电池最高认证光电转化效率31.3%洛桑联邦理工学院(EPFL)&瑞士电子与微技术中心(CSEM)2022年7月钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池最高认证光电转化效率24.2%德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）-钙钛矿光伏组件最高认证效率22.72%/24cm²瑞士联邦理工学院Paul

J.Dyson&Nazeeruddin团队&华北电力戴松元团队&西安交通大学杨冠军团队2022年4月钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池最高光电转化效率29.0%仁烁光能谭海仁团队2022年12月31日柔性钙钛矿太阳能电池最高效率23.68%香港城市大学朱宗龙团队&中科大杨上峰团队2022年11月9日效率：理论极值高于晶硅，可制叠层电池、产业化意义重大3.1各类太阳能电池实验室及产业化光电转化效率比较25%20%15%10%5%0%30%实验室最高光电转换效率产业化光电转换效率20钙钛矿叠层电池是产业化重点方向之一，效率上限高3.121钙钛矿带隙宽度可调，可制备高效叠层电池。钙钛矿可制备2结、3结及以上的叠层电池，其中2结叠层电池有钙钛矿-钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层电池两种，理论转换效率可提高到40%以上，3结及以上钙钛矿叠层电池的理论转换效率更是能达到50%左右。晶硅太阳能电池迭代历史第四阶段：晶硅+钙钛矿叠层电池理论效率超43%，量产效率有望超35%，目前钙钛矿-HJT叠层电池最高转化效率31.3%，Oxford

PV已建中试线晶硅第三代：HJT、TOPCon、IBC理论效率超27%，目前HJT量产效率超24.5%，将逐步替代现有PERC电池，量产极限效率约为26.5%晶硅第二代：PERC目前主流电池技术，量产效率约为23%，行业公认已达极限晶硅第一代：Al-BSF直到2018年主导晶硅电池，基本快被淘汰全钙钛矿叠层电池：可将效率极限提高至43%以上3.1全钙钛矿叠层电池：理论效率最高的钙钛矿叠层电池。全钙钛矿叠层电池是以宽带隙钙钛矿电池为顶电池、窄带隙钙钛矿电池为底电池的钙钛矿叠层电池。全钙钛矿叠层电池的主要优势有：1）更高的理论效率。全钙钛矿叠层电池两个子电池的带隙宽度都可以调整，因此可以最大范围地对太阳光谱高效利用，双结钙钛矿叠层电池理论极限效率超过43%。2）更低的度电成本。全钙钛矿电池理论极限效率高、原材料成本低且易得、制备流程简单等特点，使其在理论上有着更低的度电成本。3）更广泛的应用场景。相较于钙钛矿-晶硅叠层电池，全钙钛矿电池的透光性、弯曲耐折度更好，可制备高效柔性光伏电池组件，在BIPV、航空航天等领域有重要战略意义。全钙钛矿叠层电池结构图 全钙钛矿叠层电池界面SEM图22钙钛矿-晶硅叠层电池：最接近产业化的技术路径之一3.1钙钛矿-晶硅叠层电池：最接近产业化的钙钛矿电池之一。钙钛矿-晶硅叠层电池是以晶硅电池作为底电池，在其基础上沉积钙钛矿电池作为顶电池的叠层电池。当前钙钛矿-HJT叠层电池最高认证效率世界纪录为31.3%；钙钛矿-TOPCon叠层太阳电池的最高效率是28.2%。钙钛矿-HJT叠层电池结构钙钛矿-TOPCon叠层电池结构23钙钛矿与HJT的叠层匹配度更好，叠层电池效率更高3.1钙钛矿-HJT叠层电池是当下钙钛矿与晶硅叠层电池的产业化主流，具有以下优势：1）HJT开路电压更高，和钙钛矿电池叠层匹配度更好，制成叠层电池后转换效率更高。2）钙钛矿与HJT叠层工艺更加顺畅。HJT的前表面为ITO层，可直接用作叠层电池隧穿层，且两者都适用低温工艺，TOPcon和钙钛矿叠层则需要更多的工艺和设备调整。3）HJT电池本身在转换效率、工艺步骤、成本、温度系数、双面率、抗衰减性等方面，较TOPCon优势明显。钙钛矿-HJT叠层电池工艺流程及设备示意图硅片湿法化学处理非晶硅沉积背面TCO沉积正面钙钛矿电池层沉积HTL层钙钛矿层ETL层受光面TCO金属化HJT设备钙钛矿设备清洗设备CVD设备PVD等镀膜设备丝网印刷设备蒸镀或涂布设备PVD等镀膜设备过渡层TCO24成本：钙钛矿有望较晶硅大幅降低，原材料易得能耗较低3.2钙钛矿电池产业链显著缩短，原材料到组件仅需45分钟。晶硅电池在四个不同工厂内分别加工硅料、硅片、电池、组件，此过程需要至少耗时3天。协鑫纳米披露，钙钛矿太阳能电池的生产流程简单，可在45分钟内将玻璃、胶膜、靶材、化工原料在单一工厂内加工成为组件，产业链显著缩短，价值高度集中。钙钛矿太阳能电池产业链显著缩短25成本：钙钛矿有望较晶硅大幅降低，原材料易得能耗较低3.2钙钛矿电池可低温溶液制备，单瓦能耗仅为晶硅的1/10。钙钛矿太阳能电池只需通过简单的旋涂、喷涂、刮涂等溶液工艺实现成膜，整个生产过程温度不超过150℃，较晶硅材料制备所需的最高工艺温度1700℃极大降低了生产能耗。制造1瓦单晶组件的能耗大约为1.52KWh，而每瓦钙钛矿组件的生产能耗仅为0.12KWh，单瓦能耗仅占晶硅的1/10。晶硅 钙钛矿钙钛矿太阳能电池可低温溶液制备1501,8001,6001,4001,2001,0008006004002000最高工艺温度（℃）1,7001.520.12晶硅 钙钛矿1.61.41.21.00.80.60.40.20.0单瓦能耗（KWh）26钙钛矿太阳能电池组件单瓦能耗仅为晶硅的1/10成本：钙钛矿有望较晶硅大幅降低，原材料易得能耗较低3.2理论上，钙钛矿太阳能组件单W成本约0.5-0.6元，仅为晶硅极限成本的50%。在钙钛矿单片组件成本结构中，钙钛矿占比约5%，玻璃、靶材等占2/3，理论总成本约为0.5-0.6元，仅为晶硅极限成本的50%。电池片成本占晶硅组件成本的60%钙钛矿成本仅占钙钛矿组件成本的5%5%3%9%14%37%32%钙钛矿组件的制造成本结构钙钛矿人工成本固定资产折旧能源动力电极材料玻璃及其他封装材料60%9%5%8%7%1%2%8%晶硅组件的制造成本结构0%电池片EVA背板铝边框玻璃焊带汇流条接线盒助焊剂+其他辅材+人工27稳定性、大面积制备待突破，是制约产业化的最重要因素3.3稳定性是制约钙钛矿太阳能电池产业化的重要因素。钙钛矿太阳能电池作为历史上发展最快的光伏技术，在效率及成本端均较晶硅类电池有优势，但主要缺点是寿命短（稳定性低）。太阳能电池金三角寿命理论效率极限晶硅：29.4%。钙钛矿：31%（单结）。效率世界纪录晶硅：26.81%。钙钛矿：25.7%。理论极限成本晶硅：1元/W。钙钛矿：低于0.6元/W。

成本寿命（稳定性）晶硅：25年以上。钙钛矿：纤纳光电α组件通过IEC61215和IEC61730测试，钙钛矿组件寿命仍需实证数据支持。效率28钙钛矿晶硅稳定性、大面积制备待突破，是制约产业化的最重要因素3.329稳定性：钙钛矿可设计性强，目前有多种方案提升稳定性。提升钙钛矿稳定性的改进措施改进措施举例优化钙钛矿层的结构和材料混合阳离子和卤素阴离子材料使用Br-、Cl-等具有更强氧化性的卤素离子作为阴离子，可以有效减少钙钛矿材料吸收光后的空穴陷阱数量。此外，采用二元或三元阳离子材料也可以增强阴阳离子之间的相互作用，提高钙钛矿材料的稳定性。掺杂在钙钛矿材料中掺杂有机聚合物如PEG、PMMA等，或无机物如NiO、石墨烯等，利用PEG和PMMA分子的疏水性可有效改善钙钛矿材料的工作环境，提升寿命；无机材料的高稳定性也可以有效地改善钙钛矿表面缺陷，降低其分解的概率。低维钙钛矿和三维钙钛矿相比，二维钙钛矿和二维—三维钙钛矿复合材料具有更好的稳定性。通过改善钙钛矿配方或在前驱体溶液中加入二维钙钛矿溶液，可以有效提高稳定性。钝化工艺通过钝化工艺可以有效降低钙钛矿晶界中的缺陷，阻止水分子、氧分子、金属原子对钙钛矿层的破坏，还可以调控界面接触势垒、优化能级匹配、辅助结晶过程等，有效提升钙钛矿器件的效率和稳定性。目前常用的钝化剂有路易斯酸、路易斯碱、铵盐等三大类。优化传输层和电极材料电子传输层材料优化对电子传输层材料的优化主要有两个方向，其一是对ZnO2等材料进行掺杂处理，使其薄层的形貌更加平整，提升稳定性。其二是选择新的电子传输层材料，如SnO2材料、富勒烯等。空穴传输层材料优化NiOx、CuSCN、V2O5等材料有着光热稳定性较高、不易分解等优点，目前被广泛运用于钙钛矿电池空穴传输层的制备中，有效提高了钙钛矿电池的稳定性。此外，经过掺杂的PTAA、P3HT，有机无机杂化的空穴传输材料也在不断开发并运用中。电极材料优化CrO3等金属氧化物电极和碳电极等稳定性较好、能有效防止卤素离子腐蚀。增加缓冲层在钙钛矿层和上下传输层之间添加缓冲层可有效降低邻层之间的互相影响，降低器件的缺陷密度，提高整体效率和稳定性。目前常见的缓冲层材料包括Mo等金属元素、PCBB-2CN-2C8等有机材料、C60和部分金属氧化物等无机材料等。优化封装封装主要作用是降低环境对钙钛矿材料的影响，阻止水分子和氧气进入器件中，引发钙钛矿材料的反应和分解，还可阻止钙钛矿分解生成的气体扩散，防止毒性铅泄露等。目前常用的封装材料包括玻璃基板、POE胶膜和丁基胶等。稳定性、大面积制备待突破，是制约产业化的最重要因素303.3大面积制备：目前钙钛矿太阳能电池大面积模块的效率仍远低于小面积，高质量、均匀、一致的大面积薄膜制备方法有待突破。小面积电池与大面积模块之间存在显著的效率差距的原因主要有：溶液处理法下大面积薄膜的覆盖率、均匀性、平整度控制难度更高；尺寸增大时，钙钛矿层的缺陷也增加，对光诱导载流子的提取和传输产生负面影响；在大面积钙钛矿电池中，由于栅线区和刻蚀区等非光活性死区的面积增大，器件的有效光照面积下降。在串并联结构的设计和组件工艺影响下，透明电极的电阻随面积增大而近似线性增加，使电池的串联电阻增加，性能下降。各种涂层技术制备的钙钛矿电池在随面积增大效率均有所降低稳定性、大面积制备待突破，是制约产业化的最重要因素3.3大面积制备：大面积涂膜的均匀性、覆盖率、平整性等正逐步提升，而涂膜后的结晶工艺是目前产业化的难点，也是各厂商工艺改进的重点。目前调节结晶过程的工艺路线有多种，各厂家采用的工艺和配方也各不相同，包括隧道炉、风刀、反溶剂浴等。有研究表明，快速成核和缓慢结晶是提高钙钛矿薄膜质量的关键，也是当下很多钙钛矿厂家发展的方向，未来大面积结晶工艺的进展会直接影响大面积钙钛矿器件的光电转换效率提升速度。除此之外，改进激光刻线工艺、增加钙钛矿电池有效光照面积，优化电池串并联结构等，也是提高大面积钙钛矿组件效率的路径方案。热缩隧道式烘干炉与风刀干燥机示意图31风刀设备工作结构示意图3204设备空间：预计2030年钙钛矿设备空间有望超800亿元电池空间：BIPV领域市场规模超千亿市场空间：预计2030年设备市场空间超800亿，BIPV带来千亿应用空间4.1

设备空间：预计2030年钙钛矿设备空间有望超过800亿元33钙钛矿太阳能电池设备市场空间测算项目202020212022E2023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E核心假设光伏新增装机量（GW）130170247345431539647744819900990yoy13%31%45%40%25%25%20%15%10%10%10%光伏容配比1.25光伏组件需求（GW）163213308431539674809930102311251238产能利用率66%60%60%65%65%65%70%70%70%70%70%全球组件产能（GW）246354514664830103711551329146216081769钙钛矿电池渗透率000.1%0.4%1.0%2%4%8%14%20%30%单GW设备投资额（亿元）--15108765.554.54测算结果钙钛矿电池新增产能（GW）000.52.15.612.4256098117209钙钛矿电池产能合计（GW）000.52.78.320.746106205322531设备市场空间（亿元）--7.7214587153330492526836Yoy---178%111%93%76%116%49%7%59%2022-2030E钙钛矿设备市场空间CAGR80%4.2

电池空间：轻、薄、柔、透特性优异，BIPV

领域市场规模超千亿质量轻、厚度低、可弯曲、半透明等特性丰富了钙钛矿电池的应用场景。晶硅太阳能电池中的硅片厚度通常为160-180微米，而钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层的厚度仅为0.3微米。钙钛矿太阳能电池采用低温溶液法制备即可实现优异的光电性能，十分适合制备成柔性电池，以便与航空、军事、建筑、可穿戴式发电器件集成在一起，极大拓宽了应用场景。目前柔性钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率已达23.68%。钙钛矿太阳能电池具备高柔性的优势344.2

电池空间：轻、薄、柔、透特性优异，BIPV

领域市场规模超千亿352025年BIPV潜在装机市场达203GW，对应潜在市场规模达1210亿2020E2021E2022E2023E2024E2025E全国城市建筑用地面积（平方公里）583555953060727619496319664467容积率222222全国城市建筑屋顶面积（平方公里）291782976530364309753159832234全国城市建筑屋顶光伏可利用率30%30%30%30%30%30%全国城市建筑立面面积（平方公里）116711119059121455123899126392128935全国城市建筑立面光伏可利用率10%10%10%10%10%10%假设：每年翻新比例5%5%5%5%5%5%假设：每年竣工比例10%10%10%10%10%10%工商业占比30%30%30%30%30%30%每年全国城市工商业建筑翻新的BIPV面积（亿平方米）3.13.13.23.33.33.4每年全国城市工商业建筑竣工的BIPV面积（亿平方米）6.16.36.46.56.66.8每年全国工商业BIPV可应用总面积（亿平方米）9910101010假设：每平米瓦数（W）200200200200200200潜在装机规模（GW）184188191195199203假设：BIPV渗透率0.4%0.6%1.0%3%7%14%BIPV装机（GW）0.71.11.95.913.928.4每瓦单价（元）5.55.25.04.74.54.3每年全国工商业BIPV市场规模（亿元）4059952766241210CAGR97%3605钙钛矿设备：仅涉及电池+组件设备，价值量较晶硅提升钙钛矿电池：GW级产线呼之欲出钙钛矿电池设备逐步验收出货，2023年新增产能近2GW湿法、干法两种技术路线，对应涂布、蒸镀两种核心设备375.1在目前的钙钛矿电池产业化中，钙钛矿层的制备工艺主要以湿法（涂布）工艺为主，部分厂家采用干法（蒸镀）或干湿结合法。涂布法较蒸镀法主要有以下优势：1）涂布法采用先涂前驱体溶液、再干燥结晶的方式，所得钙钛矿层晶相更大，转换效率更高。2）蒸镀法对真空环境要求较高，设备成本更高，涂布法设备成本更低。3）涂布法材料利用率更高。4）涂布法成膜速度快，生产效率更高。钙钛矿电池干法、湿法两种工艺对比干法（蒸镀）湿法（涂布）大面积制备难度容易困难膜层均匀度较好较差生产效率较低较高晶相大小较小较大材料利用率低高设备成本高低钙钛矿设备：仅涉及电池片+组件设备，价值量较晶硅提升5.1钙钛矿GW级量产后，电池片、组件设备价值量较晶硅电池提升。晶硅电池

电池片+组件设备价值量：PERC约1.9亿元/GW，TOPCon约2.4亿元/GW，HJT约4.6亿元/GW。钙钛矿

电池片+组件设备价值量：现在100MW级产线设备投资额超过1亿元，GW级产线设备投资额近10亿元。未来GW级量产、成熟后，有望逐步降至5亿元/GW左右。钙钛矿组件与晶硅组件单GW设备投资额对比晶硅组件单GW设备投资额（亿元）钙钛矿组件单GW设备投资额（亿元）PERCTOPConHJT钙钛矿仅涉及电硅料设备1.31.31.30池片、组件设备。硅片设备1.41.41.40百兆瓦产线设备投资额超过1亿电池片设备组件设备1.30.61.80.640.6近10亿元（未来有望向5亿元努力）元/100MW。规模量产后有望达到5亿元/GW合计4.65.17.338钙钛矿设备：钙钛矿层——涂布设备、蒸镀设备等是核心设备39京山轻机等帝尔激光、德龙激光、杰普特、迈为股份、大族激光等京山轻机、红太阳等德沪涂膜、众能光电、美国nTact、日本东丽等京山轻机、捷佳伟创、欣奕华、方昇光电、奥来德等德沪涂膜、SMIT等京山轻机、捷佳伟创、微导纳米、众能光电、红太阳等帝尔激光、德龙激光、杰普特、迈为股份、大族激光等京山轻机、捷佳伟创、欣奕华、方昇光电、奥来德、红太阳、德沪涂膜、众能光电、美国nTact、日本东丽等帝尔激光、德龙激光、大族激光、杰普特、迈为股份等京山轻机、金辰股份等光焱科技、美能光伏等主要厂商结构层工艺设备TCO玻璃基板清洗清洗设备P1激光划线激光设备空穴传输层磁控溅射磁控溅射设备钙钛矿层涂覆(主流)蒸镀结晶钝化(涂覆)涂布设备蒸镀设备结晶设备电子传输层RPD磁控溅射RPD设备P2激光划线电极蒸镀(金属)磁控溅射(金属氧化物)涂覆(碳)P3激光划线P4激光清边封装检测层压机检测设备ALD磁控溅射设备ALD设备激光设备蒸镀设备磁控溅射设备涂布设备激光设备激光设备核心设备5.1钙钛矿设备：核心设备研发、交付顺利，国产厂商创造多项第一5.140以德沪涂膜、京山轻机（晟成光伏）、迈为股份、捷佳伟创、众能光电、弗斯迈、红太阳、欣奕华等国产钙钛矿设备厂商全球竞争实力雄厚，部分设备产品已进入验收、出货、交付阶段。公司设备类型订单情况竞争格局德沪涂膜钙钛矿涂布设备全球首套用于大面积钙钛矿太阳能面板制造核心涂膜设备系统验收成功。客户涉及协鑫光电、纤纳光电、宁德时代等钙钛矿头部厂商。钙钛矿太阳能电池核心涂膜设备全球市占率第一晟成光伏（京山轻机全资子公司）钙钛矿蒸镀设备、PVD设备、ALD设备、ITO清洗设备等与协鑫光电签署“钙钛矿叠层电池技术合作开发协议”，联合开发钙钛矿与叠层电池的工艺及相关制造设备。2021年京山轻机定增落地，部分资金用于制备异质结和钙钛矿叠层电池的核心设备研发项目。获国家级第七批光伏组件智能化产线单项冠军众能光电钙钛矿太阳能电池生产线钙钛矿激光划线刻蚀设备出货50台套，钙钛矿PVD设备出货量30台套。已与中电建合作伙伴鑫磊集团意向协议60条200mw生产线。已完成近200个单体工艺设备的交付，产品包括涂布机、刮涂机、激光刻蚀机、PVD和ALD等。拥有业内领先的钙钛矿太阳能电池生产线的供货业绩捷佳伟创钙钛矿镀膜设备钙钛矿低温低损薄膜真空沉积设备订单，反应式等离子镀膜设备订单，共蒸法真空镀膜设备订单，成功中标了某全球头部光伏企业的钙钛矿电池蒸镀设备项目。国内RPD设备唯一供应商迈为股份钙钛矿激光设备为客户定制的单结钙钛矿电池激光设备已交付。弗斯迈钙钛矿激光设备、整线设备提供钙钛矿整线解决方案，钙钛矿电池制备流程的涂布设备、PVD设备等，弗斯迈都在接力研发中。弗斯迈拥有成熟的钙钛矿电池后道封装产线设备，包括绝缘胶带铺设、丁基胶机、紫外固化、接线盒AB灌胶机等。红太阳PVD设备、ALD设备首台PVD、ALD设备已发货。欣奕华真空镀膜设备Inline真空镀膜设备已交付国内钙钛矿知名厂商。钙钛矿电池：中国厂商研发全球领先，GW级产线呼之欲出415.2以协鑫光电、纤纳光电、极电光能为首的本土钙钛矿电池厂商产业化进度引领全球。根据各公司披露规划，预计202